北京单靶磁控溅射工艺

特殊溅射沉积技术：以上面几种做基础，为达到某些特殊目的而产生的溅射技术。1、反应溅射：可分为两类，第一种情况是靶为纯金属、合金或混合物，通入的气体是反应气体，或Ar加上一部分反应气体；第二种情况是靶为化合物，在纯氩气气氛中溅射产生分解，使膜内缺少一种或多种靶成分，在溅射时需要补充反应气体以补偿损失的成分。常用的反应气体有氧、氮、氧+氮、乙炔、甲烷等。1）反应过程，反应发生在表面--靶或基体上，活性气体也可以形成活性基团，溅射原子与活性基团碰撞也会形成化合物沉积在基体上。当通入的反应气体压强很低，或靶的溅射产额很高时化合物的合成发生在基体上，而且化合物的成分取决于溅射粒子和反应气体到达基体的相对速度，这种条件下，靶面的化学反应消失或者是化合物分解的速度远大于合成的速度；当气体压强继续升高，或溅射产额降低时化合反应达到某个域值，此后在靶上的化学合成速度大于逸出速度，认为化合物在靶面进行。非平衡磁控溅射的磁场有边缘强，也有中部强，导致溅射靶表面磁场的“非平衡”。北京单靶磁控溅射工艺

磁控溅射的种类：用磁控靶源溅射金属和合金很容易，点火和溅射很方便。这是因为靶，等离子体和被溅零件/真空腔体可形成回路。但若溅射绝缘体，则回路断了。于是人们采用高频电源，回路中加入很强的电容，这样在绝缘回路中靶材成了一个电容。但高频磁控溅射电源昂贵，溅射速率很小，同时接地技术很复杂，因而难大规模采用。为解决此问题，发明了磁控反应溅射。就是用金属靶，加入氩气和反应气体如氮气或氧气。当金属靶材撞向零件时由于能量转化，与反应气体化合生成氮化物或氧化物。磁控反应溅射绝缘体看似容易，而实际操作困难。主要问题是反应不光发生在零件表面，也发生在阳极，真空腔体表面以及靶源表面，从而引起灭火，靶源和工件表面起弧等。德国莱宝发明的孪生靶源技术，很好的解决了这个问题。其原理是一对靶源互相为阴阳极，从而消除阳极表面氧化或氮化。冷却是一切源所必需，因为能量很大一部分转为热量，若无冷却或冷却不足，这种热量将使靶源温度达一千度以上从而溶化整个靶源。山西磁控溅射过程磁控溅射特点：可制备成靶的材料广，几乎所有金属，合金和陶瓷材料都可以制成靶材。

磁控溅射的材料性能：如果靶材是磁性材料，磁力线被靶材屏蔽，磁力线难以穿透靶材在靶材表面上方形成磁场，磁控的作用将大幅度降低。因此，溅射磁性材料时，一方面要求磁控靶的磁场要强一些，另一方面靶材也要制备的薄一些，以便磁力线能穿过靶材，在靶面上方产生磁控作用。磁控溅射设备一般根据所采用的电源的不同又可分为直流溅射和射频溅射两种。直流磁控溅射的特点是在阳极基片和阴极靶之间加一个直流电压，阳离子在电场的作用下轰击靶材，它的溅射速率一般都比较大。

高能脉冲磁控溅射技术介绍及特点：高能脉冲磁控溅射技术是利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生高溅射金属离化率的一种磁控溅射技术。力学所引进德国电源，与等离子体淹没离子注入沉积方法相结合，形成一种新颖的成膜过程与质量调控技术，是可应用于大型矩形靶的离化率可控磁控溅射新技术，填补了国内在该方向的研究空白。将高能冲击磁控溅射与高压脉冲偏压技术复合，利用其高离化率和淹没性的特点，通过成膜过程中入射粒子能量与分布的有效操控，实现高膜基结合力、高质量、高均匀性薄膜的制备。同时结合全新的粒子能量与成膜过程反馈控制系统，开展高离化率等离子体发生、等离子体的时空演变及荷能粒子成膜物理过程控制等方面的研究与工程应用。其中心技术具有自主知识产权，已申请相关发明专利两项。该项技术对实现PVD沉积关键瓶颈问题的突破具有重大意义，有助于提升我国在表面工程加工领域的国际竞争力。如在交通领域，该技术用于汽车发动机三部件，可降低摩擦25%，减少油耗3%；机械加工领域，沉积先进镀层可使刀具寿命提高2～10倍，加工速度提高30-70%。PVD镀膜技术主要分为三类：真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。

真空磁控溅射技术的原理：溅射镀膜的原理是稀薄气体在异常辉光放电产生的等离子体在电场的作用下，对阴极靶材表面进行轰击，把靶材表面的分子、原子、离子及电子等溅射出来，被溅射出来的粒子带有一定的动能，沿一定的方向射向基体表面，在基体表面形成镀层。溅射镀膜较初出现的是简单的直流二极溅射，它的优点是装置简单，但是直流二极溅射沉积速率低；为了保持自持放电，不能在低气压下进行；在直流二极溅射装置中增加一个热阴极和阳极，就构成直流三极溅射。增加的热阴极和阳极产生的热电子增强了溅射气体原子的电离，这样使溅射即使在低气压下也能进行;另外，还可降低溅射电压，使溅射在低气压，低电压状态下进行;同时放电电流也增大，并可单独控制，不受电压影响。在热阴极的前面增加一个电极，构成四极溅射装置，可使放电趋于稳定。但是这些装置难以获得浓度较高的等离子体区，沉积速度较低，因而未获得普遍的工业应用。空磁控溅射技术是指一种利用阴极表面配合的磁场形成电子陷阱，使E×B的作用下电子紧贴阴极表面飘移。北京单靶磁控溅射工艺

磁控溅射的优点：沉积速率高。北京单靶磁控溅射工艺

真空镀膜机磁控溅射方式：直流溅射方法用于被溅射材料为导电材料的溅射和反应溅射镀膜中，其工艺设备简单，有较高的溅射速率。中频交流磁控溅射在单个阴极靶系统中，与脉冲磁控溅射有同样的释放电荷、防止打弧作用。中频交流溅射技术还应用于孪生靶溅射系统中，中频交流孪生靶溅射是将中频交流电源的两个输出端，分别接到闭合磁场非平衡溅射双靶的各自阴极上，因而在双靶上分别获得相位相反的交流电压，一对磁控溅射靶则交替成为阴极和阳极。孪生靶溅射技术大幅度提高磁控溅射运行的稳定性，可避免被毒化的靶面产生电荷积累，引起靶面电弧打火以及阳极消失的问题，溅射速率高，为化合物薄膜的工业化大规模生产奠定基础。北京单靶磁控溅射工艺

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